用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法
2023-05-01 02:25:26 2
專利名稱：用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法
技術領域：
本發明所述的一種用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法是屬於工業控制設備領域，當工業控制觸控螢幕需要對多路(大於4路)高速脈衝進行計數時，採用單片CPLD(複雜可編程邏輯器件)為工業控制觸控螢幕的主控制器部分構建輔助硬體邏輯，按照一定步驟對輸出高速脈衝信號處理，實現多通道高速脈衝計數功能。
背景技術：
目前工業控制觸摸顯示器以帶觸摸功能的TFT LCD(真彩色液晶)作為顯示和操作界面，可以直觀地顯示工業控制流程及當前控制狀態，同時具有小體積和低功耗的特點，獲得了越來越廣泛的應用。隨著應用領域的不斷擴大，對工業控制觸摸顯示器的功能要求也越來越多，有些工業控制觸摸顯示屏甚至複合了 PLC(可編程控制器)的功能，可以處理來自工業控制現場的傳感器的模擬或者數字脈衝信號，然後按照工業控制流程給出相應的輸出控制信號。 隨著工業控制技術的發展，工業控制對象的反饋信號和部分傳感器信號，往往是以高速脈衝的形式提供給控制設備，並且經常是多個信號都是高速脈衝類型。這樣，在設計工業控制觸摸顯示屏的時候，勢必要支持多個高速脈衝計數通道。但現有的工業控制觸摸顯示屏的主控制器部分，一般是採用單片機設計的，用單片機進行高速脈衝計數，由於單片機內的計數器往往是有限個的(少於4個)，無法進行更多通道的脈衝計數。同時，單片機上計數器速度受制於單片機系統時鐘的限制，對高速脈衝計數無法保證精度。如
中國發明專利申請號200910059310. X公開了一種觸摸操作控制裝置、具有觸摸功能的顯示屏及方法，具有觸摸功能的顯示屏包括顯示屏、觸摸操作控制裝置、單片機。
中國實用新型專利號ZL 200820079975. 8公開了一種組合式智能豆乾壓機，其使用的觸控螢幕控制裝置是PLC與單片機相結合。 中國實用新型專利號ZL 200820025784. 3公開了一種於PLC控制的油井作業變頻調速裝置，它是以PLC控制器、單片機、變頻器為核心並依次連接，在PLC控制器輸入端連接有觸控螢幕、操作按鈕、稱重檢測電路和運行速度信號檢測電路，PLC控制器輸出端連接有超重開閉環電路；單片機輸出端連接到運行檢測電路輸入端。 為了解決現有工業控制觸摸顯示屏的上述技術問題，本發明提供了一種可以完全解決上述技術問題。
發明內容
本發明的目的是解決以上提出的問題，提供一種可以對高速脈衝進行計數，同時
實現多個這樣的計數通道的工業控制觸摸顯示屏。 本發明的技術方案是這樣的 —種用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其特徵在於，包括
步驟一 使用HDL(硬體描述語言)在CPLD中構建可編程邏輯； 步驟二 使用單片機完成CPLD上構建邏輯的初始化過程； 步驟三單片機等待中斷信號IRQ，如果沒有IRQ信號，重複步驟三； 步驟四單片機讀取計數器溢出標誌，確定是那個通道計數器溢出，對該計數器的
相應單元+1 ; 步驟五單片機通過讀取控制寄存器讀取門控信號是否結束，如沒有結束轉步驟 步驟六單片機通過控制寄存器停止計數器計數，讀取各個通道計數值，計算各個 通道計數器的計數值；
步驟七結束。 所述的使用HDL(硬體描述語言)在CPLD中構建的可編程邏輯包括數據總線緩 衝器、讀寫控制邏輯、控制寄存器、計數器、內部總線、自定義總線、時鐘輸入；
作為優選，所述的數據總線緩衝器為雙向三態。 作為優選，由片選、讀/寫信號、地址信號控制所述讀寫控制邏輯的工作。
作為優選，所述的計數器至少一個以上，所有的計數器相互獨立，且完全相同，每 個計數器有一個時鐘輸入端， 一個門控輸入控制， 一個進位輸出，計數方式是二進位累加。
作為優選，所述的內部總線連接CPLD內的各個邏輯部分。 作為優選，所述的定義總線包括數據總線、地址總線、片選、寫信號、讀信號、中斷 信號、計數器溢出標誌清零、復位信號。 作為優選，所述的計數器的時鐘輸入與單片機時鐘相分離，獨立於單片機時鐘。
作為優選，所述的初始化過程包括 步驟一 單片機通過置復位信號為高電平復位計數器，通過置計數器溢出標誌清 零為高電平對內部控制器復位(包含計數器溢出標誌復位)，開啟單片機中斷；
步驟二 單片機輸出控制字設置計數器門控信號時間； 步驟三為每個通道計數器在單片機內開闢一個計數單元(32位值)，同時清零， 啟動計數器。 作為優選，所述的步驟二的計數器門控信號時間可以是0. 01秒或0. 05秒或0. 1
秒或O. 2秒或0. 5秒。 本發明的有益效果如下 採用本發明的方法，使得工業控制觸摸顯示屏可以對高速脈衝進行計數，同時實 現多個這樣的計數通道，從而擴大了工業控制觸摸顯示屏的應用範圍。
圖1是典型的工業控制觸摸顯示屏的結構示意圖； 圖2是改進後的主控制器部分原理框圖； 圖3是本發明的軟體流程圖； 圖4是本發明在CPLD中構建的可編程邏輯的原理框圖。 具體實施方法 下面結合附圖對本發明的實施例進行進一步詳細說明
圖1所示的工業控制觸摸顯示屏的典型系統框圖，是本方法所依賴的硬體裝置， 包括 LCD屏圖形顯示控制單元，帶觸摸控制。 主控制器部分，主要由單片機與CPLD構成，是整個系統的控制核心。
輸入通道部分，包含信號預處理，模數轉換，光耦隔離脈衝信號輸入。
輸出通道部分，包含數模轉換、信號輸出驅動、繼電器輸出。 上述主控制器部分，採用計數資源有限的單片機(freescale公司的 MC9S08AW32)，加入CPLD (Altera公司的EPM240)，在CPLD中構建多個通道的計數器，並用 1/0(輸入輸出埠 )以自定義總線的方式與單片機相連接，如圖2所示。
如圖3所示的本方法的步驟如下 步驟一 使用HDL (硬體描述語言)在CPLD中構建可編程邏輯； 步驟二 使用單片機完成CPLD上構建邏輯的初始化過程； 步驟三單片機等待中斷信號IRQ，如果沒有IRQ信號，重複步驟三； 步驟四單片機讀取計數器溢出標誌，確定是那個通道計數器溢出，對該計數器的
相應單元+1 ; 步驟五單片機通過讀取控制寄存器讀取門控信號是否結束，如沒有結束轉步驟 步驟六單片機通過控制寄存器停止計數器計數，讀取各個通道計數值，計算各個 通道計數器的計數值；
步驟七結束。
圖4所示的在CPLD中構建的可編程邏輯原理框圖，包括 數據總線緩衝器。該緩衝器為雙向三態，直接掛載到8位數據總線上，即讓單片機 通過寫入輸出數據，也可通過它讀出計數值，另外控制命令也通過該緩衝器送至控制寄存 器，通過數據緩衝器讀出控制寄存器中門控信號結束標誌。 讀寫控制邏輯。由片選CS、讀/寫信號(WE、OE)、地址信號(AO A3)控制整個邏 輯的工作。 控制寄存器。控制內部寄存器的復位、計數器復位、計數器啟動停止、提供中斷請 求信號和計數器門控信號結束標誌，同時提供計數器門控信號。 計數器(n個，n = 8) 。 8個計數器是相互獨立的，而且完全相同，每個計數器有一 個時鐘輸入端IN，一個門控輸入控制(來自控制寄存器)，一個進位輸出(溢出信號)。計 數方式是二進位累加。計數器的數目為n， n按照需要的通道數目來定，一般大於4個。計 數器的位數為m位(m = 8)，由計數時鐘頻率和計數精度來決定。
內部總線。連接CPLD內的各個邏輯部分，作數據交換。 自定義總線(外接)。整個CPLD邏輯模塊通過DO D8 (8位數據總線)、AO
A3 (4位地址總線)、CS(片選)、WE(寫信號)、0E(讀信號)、IRQ(中斷信號)、MR(計數器
溢出標誌清零)、NRST(復位信號)構成一個自定義總線與單片機相連。 時鐘輸入。計數器的計數時鐘與單片機時鐘相分離，是獨立於單片機時鐘的，可以
加比單片機高的時鐘，以提高計數器的計數速度。 所述的初始化過程包括
步驟一 單片機通過置復位信號為高電平復位計數器，通過置計數器溢出標誌清 零為高電平對內部控制器復位(包含計數器溢出標誌復位)，開啟單片機中斷；
步驟二 單片機輸出控制字設置計數器門控信號時間； 步驟三為每個通道計數器在單片機內開闢一個計數單元(32位值)，同時清零， 啟動計數器，第k個計數器對應單元的計數值為、，其中n為n通道。 所述的步驟二的計數器門控信號時間可以是0. 01秒或0. 05秒或0. 1秒或0. 2秒 或O. 5秒。 單片機通過控制寄存器停止計數器計數，讀取各個通道計數值cn，其中n為n通
道。計算各個通道計數器的計數值，計算公式如下 n通道計數值二 cn+2mXkn。 以第4通道計數器為例說明 第4通道計數值=c4+28Xk4 = cr+256Xk4。 然後計算各個通道脈衝頻率，計算公式如下
"通道脈衝頻率^n通道計數值。
gn 以第四通道計數器為例說明
第4通道脈衝頻率=斜腿碰。
gn 以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域重的普通技 術人員來說，在不脫離本發明核心技術特徵的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
一種用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其特徵在於，包括步驟一使用HDL(硬體描述語言)在CPLD中構建可編程邏輯；步驟二使用單片機完成CPLD上構建邏輯的初始化過程；步驟三單片機等待中斷信號IRQ，如果沒有IRQ信號，重複步驟三；步驟四單片機讀取計數器溢出標誌，確定是那個通道計數器溢出，對該計數器的相應單元+1；步驟五單片機通過讀取控制寄存器讀取門控信號是否結束，如沒有結束轉步驟三；步驟六單片機通過控制寄存器停止計數器計數，讀取各個通道計數值，計算各個通道計數器的計數值；步驟七結束。
2. 根據權利要求1所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其 特徵在於，所述的使用HDL(硬體描述語言)在CPLD中構建的可編程邏輯包括數據總線緩 衝器、讀寫控制邏輯、控制寄存器、計數器、內部總線、自定義總線、時鐘輸入；
3. 根據權利要求2所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其 特徵在於，所述的數據總線緩衝器為雙向三態。
4. 根據權利要求2所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其 特徵在於，由片選、讀/寫信號、地址信號控制所述讀寫控制邏輯的工作。
5. 根據權利要求2所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其 特徵在於，所述的計數器至少一個以上，所有的計數器相互獨立，且完全相同，每個計數器 有一個時鐘輸入端， 一個門控輸入控制， 一個進位輸出，計數方式是二進位累加。
6. 根據權利要求2所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其 特徵在於，所述的內部總線連接CPLD內的各個邏輯部分。
7. 根據權利要求2所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其 特徵在於，所述的定義總線包括數據總線、地址總線、片選、寫信號、讀信號、中斷信號、計數 器溢出標誌清零、復位信號。
8. 根據權利要求2所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其 特徵在於，所述的計數器的時鐘輸入與單片機時鐘相分離，獨立於單片機時鐘。
9. 根據權利要求1所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，其 特徵在於，所述的初始化過程包括步驟一單片機通過置復位信號為高電平復位計數器，通過置計數器溢出標誌清零為 高電平對內部控制器復位(包含計數器溢出標誌復位)，開啟單片機中斷； 步驟二 單片機輸出控制字設置計數器門控信號時間；步驟三為每個通道計數器在單片機內開闢一個計數單元(32位值)，同時清零，啟動 計數器。
10. 根據權利要求9所述的用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法， 其特徵在於，所述的步驟二的計數器門控信號時間可以是0.01秒或0. 05秒或0. l秒或0.2 秒或O. 5秒。
全文摘要
本發明提供一種用於工業控制觸摸顯示屏的多通道高速脈衝計數的方法，為工業控制觸摸顯示屏提供多通道高速脈衝計數功能的支持。解決了現有工業控制觸摸顯示屏不能對高速脈衝進行計數，而且無法進行更多通道計數的技術問題。
文檔編號G05B19/05GK101794132SQ201010112448
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月23日 優先權日2010年2月23日
發明者呂翀, 徐康平, 梁亮, 梁匯江, 石路宏, 陳祖紅 申請人:浙江省新昌縣康立電子有限公司